JPH0376827B2

JPH0376827B2 -

Info

Publication number: JPH0376827B2
Application number: JP60090219A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Mizoguchi; Takashi Atsumi; Katsumi Tanaka; Eizo Isoyama
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1991-12-06
Also published as: JPS61246059A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、熱交換器用フイン材に関する。この明細書において、アルミニウムとは、アル
ミニウムおよびアルミニウム合金を含むものとす
る。従来の技術一般に、熱交換器、とくに空気調和機の蒸発器
においては、フインの表面温度が大気の露点以下
となるためフインの表面に水滴が付着する。この
ような水滴の付着により通風抵抗が増大し、かつ
風量が減少して熱交換効率が低下する。これは熱
交換器の性能向上と小形化のためにフインピツチ
を狭くした場合とくに顕著に現われる。熱交換効
率はフイン表面の水のヌレ性が大きく影響するも
のであり、フイン表面のヌレ性が良いと付着した
水が水滴となりにくゝ、このため通風抵抗が小さ
くなり、風量も多くなつて熱交換効率が増大す
る。このようなフイン表面のヌレ性を改良するた
めに、従来アルミニウム製フインの表面に水ガラ
ス（アルカリケイ酸塩）の皮膜を形成する方法が
提案された（特公昭53−48177号公報参照）。発明が解決しようとする課題しかしながら、この従来の方法によれば、フイ
ンの初期の親水性は向上するが、この親水性は早
期に劣化してしまい、持続性に劣るという問題が
あつた。また水ガラス皮膜は硬質であるため、と
くにフイン材にこの皮膜を形成した場合、フイン
成形時のバーリング加工のさいにフインの屈曲部
にクラツクが生じたりして成形性が悪く、また金
型が摩耗し易いという問題があつた。本出願人は、このような問題を解決するため
に、先にアルカリケイ酸塩と、カルボニル基を有
する低分子有機化合物を含むアルミニウムの親水
性皮膜形成剤を提案した（特願昭58−209508号に
対応する特公平２−42389号公報号参照）。この先提案の親水性皮膜形成剤によれば、フイ
ン材の表面にすぐれた親水性およびその持続性を
有する皮膜を形成することができるが、この皮膜
の下地層としては耐食性を有しかつ上記親水性皮
膜との親和性の点で同様に親水性を有する皮膜を
設けるのが望ましい。ここで、表面層を構成する
上記親水性皮膜に対し、下地層を構成する皮膜と
してクロメート皮膜等の化学皮膜を設けた場合に
は、これが比較的硬質であるため、フイン材は全
体として限界しごき率が悪くなり、従つてフイン
の薄肉化の弊害となり、またフイン成形時のバー
リング加工のさい屈曲部にクラツクが生じ、従つ
て成形性が悪く、また金型摩耗性も良くないとい
う問題があつた。そのうえ、クロメート皮膜は耐
アルカリ性に劣るので、アルカリ性クリーナーに
よつて洗浄されかつコンクリート壁に取り付けら
れる業務用エアコン等の耐アルカリ性が要求され
る用途には使用することができないという問題が
あり、結局表面層を構成する上記親水性皮膜に対
してどのような下地皮膜を設けるかが、きわめて
重要な課題となつていた。この発明は、上記の点に鑑みなされたもので、
すぐれた耐食性を有しかつ比較的軟質である水溶
性合成樹脂よりなる第１皮膜に対して、これの上
に、第１皮膜に対する親和性が非常に良好で、し
かもアルカリケイ酸塩と、アルカリケイ酸塩の皮
膜を安定化させるとともに親水性をより向上させ
かつ皮膜に柔軟性を与える成分とよりなる第２皮
膜を形成して、フイン材全体としての限界しごき
率を向上せしめ得て、フインの薄肉化を図ること
ができ、またすぐれた成形性を有していて、バー
リング加工のさいに屈曲部の高さを高くすること
ができるとともに、クラツクが生じるようなこと
がなく、またフイン成形時の金型の摩耗が非常に
少ないうえに、耐アルカリ性にもすぐれている熱
交換器用フイン材を提供することを目的としてい
る。課題を解決するための手段この発明は、上記の目的を達成するために、板
状アルミニウム材の表面に、水溶性アクリル樹
脂、水溶性ポリウレタン樹脂およびその共重合
体、水溶性アルキツド樹脂、水溶性ポリエステル
樹脂、並びに水溶性アミノ樹脂よりなる群の中か
ら選ばれた少なくとも１つの水溶性合成樹脂より
なる第１皮膜が設けられ、この第１皮膜の表面
に、アルカリケイ酸塩(A)と、アルデヒド類、エス
テル類、およびアミド類よりなる群の中から選ば
れたカルボニル基を有する低分子有機化合物(B)と
を主成分とする第２皮膜が設けられている熱交換
器用フイン材を要旨としている。上記第１皮膜を構成する水溶性合成樹脂として
は、水溶性アクリル樹脂、水溶性ポリウレタン樹
脂およびその共重合体、水溶性アルキツド樹脂、
水溶性ポリエステル樹脂、並びに水溶性アミノ樹
脂の少なくとも１種を使用する。ここで、アミノ
樹脂は、アミノ基を含む化合物とアルデヒドとの
縮合反応によつて得られる樹脂をいい、具体的に
はメラミン樹脂、尿素樹脂およびアニリンアミノ
樹脂等が含まれる。上記水溶性合成樹脂は、水に完全に溶解して溶
液となるものおよび水に一部溶解して分散状の溶
液となるものが含まれる。板状アルミニウム材の表面に、水溶性合成樹脂
よりなる第１皮膜を形成する処理は、上記水溶性
合成樹脂を含む水溶液を用いて、浸漬、噴霧また
は塗布により行なう。このようにして形成された
第１皮膜は、親水性とともにすぐれた耐食性を有
している。このような水溶性合成樹脂よりなる第１皮膜の
厚みは、たとえば１〜50μｍであるのが好まし
い。ここで第１皮膜の厚みが1μｍより薄い場合
には耐食性に問題があり、逆に50μｍを越えると
アルミニウム製フイン材の熱伝導が阻害されると
ともに、成形性が悪くなる。つぎに、上記第２皮膜に含まれるアルカリケイ
酸塩(A)は、フイン材に親水性を与えるための主成
分を構成するものであり、SiO₂／M₂O（式中Ｍは
リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金
属を意味する）で表わされる比が１以上のものを
使用する必要がある。とくに、SiO₂／M₂Oが２
〜５のアルカリケイ酸塩を用いるのが好ましい。
ここで、SiO₂／M₂Oの比が１未満である場合に
は、アルカリ成分に対してSiO₂が少ないため、
アルカル成分によるアルミニウムの侵食作用が大
きくなる。また上記低分子有機化合物(B)は、分子内にカル
ボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）を有する低分子有機化合物
であつて、これはアルカリケイ酸塩(A)による皮膜
を安定化させて、より親水性を向上させ、かつ皮
膜に柔軟性を与えるものである。このような低分子有機化合物(B)としては、具体
的にはアルデヒド類、エステル類、およびアミド
類があげられる。ここで、アルデヒド類としては、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、グリオキザール、マロ
ンジアルデヒド、スクシンジアルデヒド、グルタ
ルジアルデヒドおよびフルフラールジアルデヒド
などを使用する。またエステル類としては、ギ酸メチル、酢酸エ
チル、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、プ
ロピオン酸メチルなどの１価アルコールの脂肪酸
エステル、またエチレングリコールジ酢酸エステ
ル、グリセリントリ酢酸エステル、エチレングリ
コールジプロピオン酸エステルなどの多価アルコ
ールの脂肪酸エステル、またγ−ブチロラクト
ン、ε−カプロラクトンなどの分子内エステル、
またエチレングリコールモノギ酸エステル、エチ
レングリコールモノ酢酸エステル、エチレングリ
コールモノプロピオン酸エステル、グリセリンモ
ノギ酸エステル、グリセリンモノ酢酸エステル、
グリセリンモノプロピオン酸エステル、グリセリ
ンジギ酸エステル、グリセリンジ酢酸エステル、
ソルビトールモノギ酸エステル、ソルビトールモ
ノ酢酸エステル、およびグリコース酸モノ酢酸エ
ステルなどの多価アルコール部分エステル、また
コハク酸ジメチル、マレイン酸ジメチルなどの多
塩基酸の１価アルコールエステル、またエチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、グリセ
リンカーボネートなどの環状カーボネートなどを
使用する。またアミド類としては、ホルムアミド、ジメチ
ルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセト
アミド、プロピオンアミド、ブチルアミド、アク
リルアミド、マロンジアミド、ピロリドンおよび
カプロラタムなどを使用する。上記低分子有機化合物(B)のうちでは、均一な処
理を行なうために水溶性の化合物を使用するのが
好ましく、とくにアルデヒド類およびエステル類
を使用するのが好ましい。さらに親水性の高い皮
膜が形成される点でグリオキザールを使用するの
が望ましい。つぎに、アルカリケイ酸塩(A)とカルボニル基を
有する低分子有機化合物(B)とよりなる第２皮膜の
親水性をさらに向上させるとともに、柔軟性を向
上させるために、水溶性有機高分子化合物(C)を添
加する場合もある。このような水溶性有機高分子化合物(C)として
は、具体的には、多糖類系天然高分子、水溶性蛋
白系天然高分子、アニオン、非イオンあるいはカ
チオン性付加重合系水溶性合成高分子、および重
縮合系水溶性高分子などがあげられる。ここで、多糖類天然高分子としては、可溶性デ
ンプン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、グアーガム、トラガカント
ゴム、キサンタンガム、アルギン酸ソーダなどを
使用する。水溶性蛋白系天然高分子としては、ゼ
ラチンなどを使用する。アニオンあるいは非イオン性付加重合系水溶性
高分子としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル
酸ソーダ、ポリアクリルアミド、これの部分加水
分解物、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシ
エチルアクリレート、ポリビニルピロリドン、ア
クリル酸共重合体、マレイン酸共重合体およびこ
れらのアルカリ金属、有機アミンおよびアンモニ
ウムの塩などを使用する。また、上記の付加重合系水溶性合成高分子のカ
ルボキシメチル化あるいはスルホン化などによる
変性水溶性合成高分子も使用できる。カチオン性付加重合系水溶性合成高分子として
は、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミドの
マンニツヒ変性化合物、ジアクリルジメチルアル
ミニウムクロライド、ポリビニルイミダゾリン、
ジメチルアミノエチルアクリレート重合体などの
ポリアルキルアミノ（メタ）アクリレートなどを
使用する。重縮合系水溶性合成高分子としては、ポリオキ
シエレングリコール、ポリオキシエチレンオキシ
プロピレングリコールなどのポアルキレンポリオ
ール、エチレンジアミンまたはヘキサメチルジア
ミンなどのポリアミンとエピクロルヒドリンとの
重縮合物、水溶性ポリエーテルとポリイソシアネ
ートの重縮合された水溶性ポリウレタン樹脂、ポ
リヒドロキシメチル尿素樹脂、ポリヒドロキシメ
チルメラミン樹脂などを使用する。上記水溶性有機高分子化合物(C)のうちでは、カ
ルボン酸あるいはカルボン酸塩基を有するアニオ
ン性付加重合系水溶性高分子を使用するのが好ま
しく、とくにポリアクリル酸、アクリル酸共重合
体、マレイン酸共重合体およびこれらのアルカリ
金属塩を使用するのがよい。ここで、アクリル酸
共重合体とマレイン酸共重合体としては、アクリ
ル酸とマレイン酸同志の共重合体、並びにアクリ
ル酸またはマレイン酸と、メタアクリル酸、メチ
ルメタアクリエート、エチルメタアクリエート、
ヒドロキシエチルメタアクリレート、イタコン
酸、ビニルスルホン酸、アクリルアミドとの共重
合体を使用するのが好ましい。上記において、アルカリケイ酸塩(A)と、カルボ
ニル基を有する低分子有機化合物(B)と、水溶性有
機高分子化合物(C)との配合比は、つぎのとおりで
ある。まず(A)＋(B)の場合は、アルカリケイ酸塩(A)１重
量部に対して、カルボニル基を有する低分子有機
化合物(B)を0.15〜５重量部の割合で配合する。つぎに(A)＋(B)＋(C)の場合には、アルカリケイ酸
塩(A)１重量部に対して、カルボニル基を有する低
分子有機化合物(B)を0.1〜５重量部、および水溶
性有機高分子化合物を0.01〜５重量部の割合で配
合する。上記において、親水性皮膜形成剤中におけるア
ルカリケイ酸塩(A)の配合量が少ない場合には、ア
ルミニウムの表面に充分な親水性皮膜が形成され
ない。またあまり多すぎると皮膜が硬くなりす
ぎ、成形性および耐金型摩耗性が悪くなる。またカルボニル基を有する低分子有機化合物(B)
がアルカリケイ酸塩(A)１重量部に対して0.1重量
部未満では、低分子有機化合物(B)を添加した効果
が表われず、また５重量部をこえると、相対的に
アルカリケイ酸塩(A)が少なくなるので、親水性が
充分発揮されない。水溶性有機高分子化合物(C)がアルカリケイ酸塩
(A)１重量部に対して0.01重量部未満では、高分子
化合物(C)を添加した効果が表われず、また５重量
部をこえると、形成される皮膜が水に溶出され易
くなり、親水性の持続効果が低下する。ここで、アルカリケイ酸塩(A)と、カルボニル基
を有する低分子有機化合物(B)と、水溶性高分子化
合物(C)とは、水に希釈して使用する。希釈割合
は、皮膜の親水性、膜厚および作業性を考慮して
定める必要がある。板状アルミニウム材の表面に前記第１皮膜を形
成したのち、上記混合物の水溶液で処理するに
は、スプレーやはけ塗りによつて塗布するか、ま
たは水溶液中にアルミニウムを浸漬すればよい。水溶液で処理した後のフイン材は、50〜200℃、
好ましくは150〜180℃の温度で、30秒〜30分の時
間加熱乾燥して、第１皮膜の表面に親水性の第２
皮膜を形成する。ここで、加熱乾燥温度が50℃未満であれば、組
成物の皮膜化が十分なされず、200℃を越えると、
それ以上加熱しても効果がない。また加熱乾燥時
間が30秒未満であれば、組成物の皮膜化が十分な
されず、30分を越えると、生産性が低下する。そ
して加熱乾燥温度が160〜200℃と高い場合には、
乾燥時間は30秒〜１分と短くてもよいが、温度が
低い場合には、乾燥時間を長くする必要がある。
加熱乾燥が不充分であると、組成物の皮膜化が十
分なされない。また親水性第２皮膜は、第１皮膜の表面に0.1
〜10ｇ／m²、好ましくは0.5〜３ｇ／m²の割合で
形成する。ここで、第２皮膜が0.1ｇ／m²以上で
あれば初期の親水性は良好であるが、さらに良好
な親水性を維持するためには、0.5ｇ／m²以上の
第２皮膜を形成するのが好ましい。また第２皮膜
が10ｇ／m²を越えると、乾燥に長時間を要すると
ともに、プレス成形性に悪影響を与えるので好ま
しくない。上記第１皮膜と第２皮膜の密着性の向上と両皮
膜の親水性の向上を図るために、必要に応じて、
第１皮膜を形成するための水溶液にシランカツプ
リング剤やチタンカツプリング剤を添加したり、
あるいは第２皮膜を形成するための水溶液に界面
活性剤を添加してもよい。ここで、界面活性剤と
しては、非イオン系界面活性剤が好適に使用し得
る。また第２皮膜を形成するための水溶液中には、
従来より公知の添加剤、たとえば亜硝酸ナトリウ
ム、ポリリン酸ナトリウム、メタホウ酸ナトリウ
ムなどの無機系防錆剤、安息香酸およびその塩、
パラニトロ安息香酸およびその塩、シクロヘキシ
ルアミン炭酸塩、ベンゾトリアゾールなどの有機
系防錆剤を配合してもよい。なお、フイン材に親水性を有する第１および第
２皮膜を形成したのち、最終段階としてフイン材
表面の汚れを除去するために、第２皮膜を侵さな
い程度に界面活性剤を含む水溶液や溶剤等で洗浄
し、あるいは湯洗などを行なつてもよい。この発明による第１および第２皮膜を有するフ
イン材の表面に、さらにワツクス、あるいはワツ
クスとポリビニルアルコール等の水溶性高分子化
合物よりなる皮覆層を形成することにより、フイ
ン材を所定のフイン形状に形成するさいの金型の
摩耗をより一層少なくするようにするのが好まし
い。このようなワツクスと水溶性高分子化合物の
使用については、特開昭59−118450号に詳しく述
べられている。なお、この発明のフイン材を製造するさいにお
いて、板状アルミニウム材は、所要長さを有する
平板の状態で処理および加工をすることができる
が、とくにコイルの状態で連続的に処理および加
工をするのが好適である。実施例つぎに、この発明の実施例を比較例とともに説
明する。実施例１〜４アルミニウム板として、厚さ１mm、幅50mmおよ
び長さ100mmのJISA−1100H24を用いた。このアルミニウム板の表面に、下記水溶性合成
樹脂よりなる耐食性第１皮膜を形成したのち、下
記のような第２皮膜の各種成分を含むこの発明の
親水性皮膜形成剤を塗布し、160℃で10分間、加
熱乾燥して、第１皮膜の表面に親水性第２皮膜を
形成し、熱交換器用フイン材を製造した。なお、
親水性第２皮膜の成分においてアルカリケイ酸塩
としては、SiO₂／Na₂O比が３のものを用いた。評価試験上記のようにして得られたフイン材の性能を評
価するために、皮膜の密着性、耐食性、耐アルカ
リ性、親水性、成形性および金型摩耗性を測定
し、得られた結果を下表に示した。ここで、密着性は、第１皮膜と第２皮膜との密
着性を測定した。耐食性は、塩水噴霧試験20日後におけるフイン
材の表面状態を測定した。耐アルカリ性は、フイン材を約PH13の飽和石灰
水に30℃で100時間浸漬した後におけるフイン材
表面のピツチングの状態を測定した。親水性は、初期の段階、およびオレイン酸汚染
テスト（14時間）と流水浸漬テスト（８時間）を
交互に３回ずつ繰り返したサイクルテスト後の段
階において、それぞれフイン材の水の接触角を図
ることにより測定した。なお、親水性の評価は、接触角15°以下を◎、
16°〜30°を○、31°〜50°を△、51°以上を×と表示
した。成形後は、フイン材にしごき加工を施すととも
に、バーリング加工を施し、限界しごき率の向上
およびバーリング加工のさい屈曲部にクラツクを
生じるか否かを測定した。金型摩耗性は、フイン材を金型を用いて一定の
フイン形状に成形したときの金型の摩耗状態を測
定した。なお、金型の摩耗の少ないものを良好と
した。なお、密着性、耐食性、耐アルカリ性、成形性
と金型摩耗性の試験の評価は、つぎのとおりとし
た。 ◎：非常に良好、○：良好、△：やや不良、
×：不良。また比較のために、上記アルミニウム板の表面
に下記の３種の皮膜を有するフイン材を製造し、
これらのフイン材について、上記の場合と同様に
評価試験を行ない、得られた結果を下表にまとめ
て示した。

【表】上記表から明らかなように、この発明によるフ
イン材は、比較例のフイン材に比べて、すぐれた
親水性を有しており、しかも耐アルカリ性、成形
性および金型摩耗性もすぐれているものである。発明の効果この発明による熱交換器用フイン材は、上述の
ように、板状アルミニウム材の表面に、水溶性ア
クリル樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂およびその
共重合体、水溶性アルキツド樹脂、水溶性ポリエ
ステル樹脂、並びに水溶性アミノ樹脂よりなる群
の中から選ばれた少なくとも１つの水溶性合成樹
脂よりなる第１皮膜が設けられ、この第１皮膜の
表面に、アルカリケイ酸塩(A)と、アルデヒド類、
エステル類、およびアミド類よりなる群の中から
選ばれたカルボニル基を有する低分子有機化合物
(B)とを主成分とする第２皮膜が設けられているも
のであるから、第１皮膜と第２皮膜の親和性が非
常に良好であり、しかも水溶性合成樹脂よりなる
第１皮膜は、すぐれた耐食性を有するとともに、
クロメート皮膜等の化学皮膜に比べて軟質であ
り、また第２皮膜は、アルカリケイ酸塩(A)に、ア
ルカリケイ酸塩(A)による皮膜を安定化させるとと
もに、より親水性を向上させ、かつ皮膜に柔軟性
を与える低分子有機化合物(B)を加えるたものであ
るから、フイン材全体としての限界しごき率が向
上してフインの薄肉化を図ることができ、またす
ぐれた成形性を有していて、バーリング加工のさ
いに屈曲部の高さを高くすることができるととも
に、クラツクが生じるようなことがなく、またフ
イン成形時の金型の摩耗が非常に少ないうえに、
耐アルカリ性にもすぐれているという効果を奏す
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１板状アルミニウム材の表面に、水溶性アクリ
ル樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂およびその共重
合体、水溶性アルキツド樹脂、水溶性ポリエステ
ル樹脂、並びに水溶性アミノ樹脂よりなる群の中
から選ばれた少なくとも１つの水溶性合成樹脂よ
りなる第１皮膜が設けられ、この第１皮膜の表面
に、アルカリケイ酸塩(A)と、アルデヒド類、エス
テル類、およびアミド類よりなる群の中から選ば
れたカルボニル基を有する低分子有機化合物(B)と
を主成分とする第２皮膜が設けられている熱交換
器用フイン材。